體溫是重要的健康指標(biāo)。從公元前400年開始，體溫已用于臨床診斷。人類作為一個恒溫動物，能夠不同于周圍環(huán)境溫度而維持體溫的恒定。溫度計產(chǎn)生于17世紀(jì)左右，經(jīng)常用溫度計來測量正常人體溫的晝夜變化。1868年，Wunderlich首先系統(tǒng)地研究了發(fā)燒患者的體溫，并與正常人進(jìn)行了比較，從而確定了體溫作為患病的科學(xué)指標(biāo)。他認(rèn)為，體溫在36.3~37.5℃之間是正常的，超出該范圍可能患病。1800年，Herschel爵士發(fā)現(xiàn)紅外輻射，他的兒子約翰·赫歇爾拍攝的第一幅紅外熱成像為溫度測量領(lǐng)域開辟了新的空間。1934年，Hardy團(tuán)隊闡述了人體紅外輻射的生理作用，提出可將人體皮膚視為黑體輻射器。他確立了紅外技術(shù)對溫度測量的診斷意義，為紅外熱成像（InfraredThermography，IRT）技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用鋪平了道路。

紅外熱像儀的紅外熱成像技術(shù)是將目標(biāo)向外輻射的不可見紅外能量轉(zhuǎn)換成可見的偽彩色熱圖像，圖像中不同的顏色表示不同的溫度水平。紅外熱像儀 的主要組成有：將紅外能量聚焦到探測器上的光學(xué)器件，將紅外能量轉(zhuǎn)換為電信號的紅外探測器陣列，按下自動調(diào)整按鈕時執(zhí)行圖像校正的快門系統(tǒng)，以及處理電信號以生成輻射圖像并進(jìn)行溫度計算的數(shù)字信號處理單元。溫度測量的精度取決于發(fā)射率、環(huán)境溫濕度、氣流和距目標(biāo)的距離等因素。

圖為醫(yī)用紅外熱像儀

迄今，紅外熱像儀經(jīng)歷了三代發(fā)展。第一代攝像機使用一個單元素探測器和兩個掃描鏡來生成圖像。他們遇到了白化（即高強度導(dǎo)致的飽和度）問題。第二代相機采用了兩個掃描鏡和一個大的線性陣列或小的二維陣列作為探測器，采用延時積分算法進(jìn)行圖像增強。第三代攝像機沒有鏡子，而具有大型焦平面陣列（FPA）探測器和圖像處理芯片，從而提高了設(shè)備的可靠性和靈敏度。

探測器是紅外熱像儀的核心。紅外探測器分為兩類：制冷型和非制冷型。固態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展為新型探測器的生產(chǎn)鋪平了道路，新型探測器具有更好的精度和分辨率。目前，非制冷紅外熱像儀的熱靈敏度約為0.05℃，而制冷相機的熱靈敏度為0.01℃。非制冷相機有許多優(yōu)點，即高空間分辨率、高溫度分辨率、緊湊性和便攜性。Frederickson報道稱，基于FPA的攝像機在工作距離和視場內(nèi)的空間分辨率小于2mm（距離為1m上的200mm工作距離和視場至500mm工作距離和視場）。此外，它們重量輕，采用硅片技術(shù)制造，與制冷探測器相比成本低。這種現(xiàn)代數(shù)字非制冷紅外攝像機極大地改善了醫(yī)學(xué)紅外熱像儀，使得紅外熱成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用重新煥發(fā)生機。